Enhanced Data Rates for GSM Evolution

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Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE acronyme anglais de tranchant (d'une lame)) est une norme de téléphonie mobile, une évolution du GPRS qui est une extension de GSM avec rétrocompatibilité. Il est connu aussi sous les noms Enhanced GPRS (EGPRS), IMT Single Carrier (IMT-SC) or Enhanced Data rates for Global Evolution. EDGE est considéré comme une technologie pré-3G et fait partie des solutions 3G de l'UIT^[1]. EDGE se révèle être un complément d'un réseau UMTS pour offrir des services à haut débit à davantage d'utilisateurs en zone rurale ou zone suburbaine non dense qu'à ceux en zone urbaine, et, d'autre part, peut être une étape en vue du lancement d'un réseau 3G qui est une meilleure solution pour les utilisateurs en zone urbaine dense.

Contexte

Les contenus mobiles de plus en plus graphique et de plus en plus orienté vers la vidéo, pousse à une évolution technique^[2] car les débits fournis pour les communications orientés données par le GSM, 2^e génération de mobiles, sont insuffisants^[2]. L'évolution directe depuis un réseau GSM vers un réseau UMTS (dit 3^e génération ou 3G) étant coûteuse, les opérateurs ont cherché des alternatives et l’une d’entre elles est l’EDGE, qui est présenté comme la génération 2,75. EDGE est vu par certains opérateurs comme une alternative (Bouygues Telecom) ou un complément, pour tous (Orange France) ou pour les entreprises uniquement (SFR), à l'UMTS. La norme UMTS impose en effet de déployer un nouveau réseau physique et donc des investissements très lourds pour les opérateurs. Le standard EDGE vise à optimiser la partie radio d’un réseau mobile sur la partie "données" afin d’augmenter les débits principalement en voie descendante (i.e. sur les téléchargements)...

L'EDGE présente l'avantage de pouvoir utiliser les infrastructures déjà déployées contrairement à l'UMTS ^[3].

Débit et codage

Le débit maximal a été fixé à 384 kbit/s par l’ITU (International Telecommunication Union) dans le but de respecter la norme IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000). Chaque bloc de transmission composé de quatre séquences est analysé et la probabilité d’erreur est estimée. En cas de problème, une adaptation automatique de la modulation et du schéma de codage (donc du débit) est effectuée .

EDGE est quatre fois plus efficace que le GPRS. GPRS utilise quatre méthodes de codage (CS-1 à 4) quand EDGE utilise neuf modulations et méthode de codage (MCS-1 à 9).

Coding and modulation  scheme (MCS)	Bit Rate  (kbit/s/slot)	Modulation
MCS-1	8.80	GMSK
MCS-2	11.2	GMSK
MCS-3	14.8	GMSK
MCS-4	17.6	GMSK
MCS-5	22.4	8-PSK
MCS-6	29.6	8-PSK
MCS-7	44.8	8-PSK
MCS-8	54.4	8-PSK
MCS-9	59.2	8-PSK

Les quatre premiers schémas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussian minimum-shift keying) alors que les cinq derniers utilisent la modulation 8-PSK.

Modulation 8-PSK

Dans 8-PSK (Phase-shift keying), 3 bits consécutifs sont représentés dans 1 symbole. Chaque symbole est situé à égale distance sur le cercle complexe.

Ainsi, le nombre de symboles transmis dans une certaine période est le même que pour le GPRS mais cette fois, chaque symbole transmis contient 3 bits donc le débit est accru.

Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre qu’avec le GPRS. Le risque d’interférence inter-symbole s'en trouve accru. Si les conditions de réception sont bonnes, cela ne pose pas de problèmes mais dans le cas contraire, il y aura des erreurs. Des bits supplémentaires seront utilisés pour ajouter plus de codes de corrections d’erreurs afin de recouvrer les données.

Notons par ailleurs que – à l’instar d’un réseau GPRS – le réseau EDGE a la possibilité d’utiliser plusieurs canaux simultanément, offrant ainsi une plus grande bande passante à l’utilisateur.

Accès multiple

L’EDGE utilise aussi l’Accès Multiple à Répartition dans le Temps (AMRT) ; il s’agit d’un multiplexage temporel.

Tous les utilisateurs utilisent la bande passante mais un espace temporel est affecté à chacun. Ainsi, l’AMRT consiste à diviser le temps, en petits intervalles, et à attribuer un intervalle de temps donné à chaque canal. Notons qu’un intervalle de sécurité doit être intégré entre chaque canal.

Bande de fréquences

La norme EDGE aura l’avantage de pouvoir rapidement s’intégrer au réseau GSM existant. En émission, un mobile EDGE – à l’instar d’un GSM – émettra donc dans une bande qui s'étend de 890 à 915 MHz (Uplink). En réception, la bande sera 935 à 960 MHz (Downlink). Ainsi, pour une communication, il y aura 45 MHz de séparation entre le canal d’émission et le canal de réception (Duplex separation).

Ces bandes de fréquences sont divisées en portions de 200 kHz (RF carrier spacing) chacune ; ce sont les canaux de transmission. Il y en a donc au total 125 qui sont répartis entre les opérateurs. Chaque canal peut accueillir jusqu’à 8 transmissions simultanées en temps partagé.

Evolved EDGE

Evolved EDGE apporte un certain nombre d'amélioration à EDGE. La latence a été diminuée en divisant par deux intervalle de transmission (Transmission Time Interval) en le passant de 20 ms à 10 ms). La bande passante théorique maximale a évolué jusqu'à 1 Mbit/s et la latence a été réduit à 80 ms en utilisant deux porteuses, une fréquence de symboles plus élevées, des codages plus complexes (32QAM et 16QAM à la place de 8-PSK) et des turbo codes pour améliorer la correction d'erreur. D'autre part, la qualité du signal a été améliorée en utilisant des antennes dipôles. EDGE Evolution peut être mis en place progressivement à travers des mises-à-jour logiciel^[4].

Références

Articles connexes

• 3G, GSM, Protocole WAP, GPRS, i-mode

Liens externes

• Définition EDGE DicoDuNet

• Portail des télécommunications